Расчет стойки, Расчет узлов фермы - Производственное здание

Растянутую стойку проектируем из арматурной стали класса S400 в виде одиночного тяжа. Требуемая площадь поперечного сечения которого определяется из условия:

Расчетное усилие в стойке N=48.73 кН

Принимаем тяж D14 мм. мм2 ?

На конце одиночного тяжа, для соединения его с парными тяжами опорного узла фермы приварен наконечник с резьбой из той же стали. Требуемая площадь сечения наконечника:

Принимаем наконечник D 16 мм смм2 ?

Расчет узлов фермы

Опорный узел.

Элементы, сходящиеся в узле, соединяются при помощи стального башмака. Верхний пояс упирается в упорную плиту, усиленную ребрами жесткости.

Рис. 1. Опорный узел

Проверим торец верхнего пояса на смятие:

Проверяем местную прочность на изгиб упорной плиты. Рассмотрим среднюю часть упорной плиты как прямоугольную плиту, свободно опертую по четырем сторонам, которыми являются вертикальные фасонки башмака и ребра жесткости упорной плиты. Крайние участки упорной плиты рассмотрим как опертые по трем сторонам.

Изгибающий момент в участке плиты опертом по контуру:

Размеры плиты ;

Где ; при

Максимальный изгибающий момент для участка плиты опертого по трем сторонам:

При

По наибольшему из найденных моментов определяем требуемую толщину упорной плиты:

Принимаем упорную плиту толщиной 16 мм.

Проверяем общую прочность упорной плиты на изгиб. Расчет ведем приближенно, как балки таврового сечения пролетом, равным расстоянию между осями вертикальных фасонок: .

Нагрузка на рассматриваемую полосу плиты

Интенсивность нагрузки под торцом элемента верхнего пояса шириной 140мм:

Изгибающий момент в балке таврового сечения:

Необходимый момент сопротивления:

Определяем геометрические характеристики рассчитываемой части упорной плиты:

Произведем расчет сварных швов в опорном узле. Сварку ведем электродами Э42. Тогда, согласно табл. 56 [5] ; а ; ; .

Так как, то, расчет ведем только по металлу шва.

Требуемая длина сварных швов, крепящих ребра жесткости упорной плиты к фасонкам:

Катет шва ;

Рассчитаем сварные швы, крепящие уголки нижнего пояса к вертикальным фасонкам. Усилие на шов:

У обушка одного уголка

;

У пера

Принимаем катет шва у обушка ; у пера.

Требуемая длина шва:

У обушка

У пера

Вертикальные фасонки опорного башмака приварены к горизонтальной стальной опорной плите, имеющей ширину 250мм.

Горизонтальную опорную плиту рассчитываем на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как консольную балку.

Опорная реакция фермы.

Требуемая площадь опорной плиты из условия прочности древесины обвязочного бруса на смятие поперек волокон:

При ширине обвязочного бруса, определяем ее длину:

Принимаем.

Напряжение смятия под опорной плитой:

Толщину опорной плиты определяем из расчета ее на изгиб. Изгибающий момент в плите (для полосы условной шириной 1мм):

Определяем требуемую толщину опорной плиты (с учетом пластичности):

Принимаем опорную плиту толщиной 14 мм.

Определим катет сварных швов в месте приварки вертикальных фасонок к опорной плите:

Сварной шов принимаем конструктивно катетом (согласно табл. 38* [5] при толщине более толстого из свариваемых элементов ).

Узел примыкания раскоса к верхнему поясу.

Вертикальная стенка металлического вкладыша имеет высоту hCT = 200 мм (такую же, как и упорная плита) и ширину bст = 140 мм и рассчитывается на изгиб как трехпролетная неразрезная балка под действием напряжений смятия от упора торца верхнего пояса.

Напряжение смятию древесины торца верхнего пояса:

Принимаем толщину стенок вкладыша 6 мм.

Узловой болт, передающий усилие от раскоса на вкладыш, работает на изгиб

Требуемый момент сопротивления:

Принимаем болт d=30 мм, класса прочности 5.6.

Ав=706 мм2, Авп=560 мм2

Напряжение среза болта :

- расчетное сопротивление срезу болта (таблица 58*[4]).

Раскосы соединяются с верхним и нижним поясом металлическими пластинами-наконечниками сечением 10х120 мм.

Пластинки работают на продольный изгиб на длине, равной расстоянию от центра узлового болта до места упора деревянной части раскоса.

Свободная длина пластинок-наконечников l0= 350 мм. Гибкость их :

Коэффициент продольного изгиба ?=0,419 согласно таблице.

Напряжение сжатия в пластинах:

Статический момент относительно оси Х1-Х1:

Sx1=120x10х75+70х6х35=104.7х103 мм3;

Площадь A=120x10+70x6=1620 мм2;

Расстояние от оси Х1-Х1:

Yp=65-35=30 мм; y0=80-65=15мм;

Момент относительно оси Х-Х:

+120x10x

Напряжение смятия торца раскоса :

Изгибающий момент действующий в пластинке:

Напряжение изгиба:

Составляющая усилия раскоса, перпендикулярная верхнему поясу, принимается упором в верхний пояс нижней пластинки узлового вкладыша.

Изгибающий момент в консоли нижней пластинки:

=160мм3;

Требуемая толщина пластины:

Болты, передающие усилие от накладок к поясу, работают как нагели. Угол между направлением усилия в раскосе и волокнами пояса ? =37°. При таком значении а для центрального болта по таблице 9.5 [3 ] k? = 0.80, для болтов диаметром 20 мм k? = 0.80.

Усилие на один срез по условию изгиба центрального болта определим по формуле:

Соответственно для болта диаметром 20 мм в соответствии с п.9.4.3.4.[3]:

Тогда при четырех болтах на каждую накладке получим :

Т=21,14+4х9,39=58,7кН>49,981 кН

Средний узел нижнего пояса

Металлические детали входящие в узловое соединение, выполняются из стали С245. Сечение уголков принимается по расчету на растяжение:

Необходимо проверить площадку стыкового соединения двух раскосов на смятие. Усилиев раскосах N=-100,26 кН.

Высота площадки смятия:

Площадь смятия:

Условие прочности на смятие:

Условие прочности соблюдается.

Принимаем сечение из двух уголков 2L90х56х6 с А=1708 мм2, а сечение приваренных к тяжам полос стали 420х90х18 мм. Соединение полос с уголками осуществляется с помощью валиков, диаметр которых определяется из условия прогиба.

Изгибающий момент от усилия в нижнем поясе: